[发明专利]砷化镓薄膜多结叠层太阳电池的制备方法

摘要

本发明涉及一种砷化镓薄膜多结叠层太阳电池的制备方法，其特点是包括以下制备步骤：1、外延层反向生长制备GaAs三结太阳电池；2、步骤1制备的电池与Si衬底键合；3、剥离Ge衬底；4、粘接廉价衬底；5、剥离Si衬底。本发明采用先外延生长顶电池和中间电池，后生长底电池，保证了最先外延生长的晶格匹配顶电池和中间电池完美外延生长；提高了大面积外延薄膜的掺杂均匀性和薄膜可靠性，进一步提高了光电转换效率；采用比重轻于Ge的廉价支撑衬底，即减轻了电池的重量，提升了太阳电池的功率比，又有效降低了电池的成本，极大地提升了III-V族化合物太阳能电池的应用前景。

主权项

砷化镓薄膜多结叠层太阳电池的制备方法，其特征在于包括以下制备步骤：步骤1、外延层反向生长制备GaAs三结太阳电池将Ge衬底置于MOCVD操作室内，生长温度设置为500℃‑800℃，在Ge衬底上面依次外延生长厚度为0.1‑0.3微米的GaAs缓冲层、厚度0.1‑0.3微米的GaInP腐蚀停止层、厚度为100‑500nm的n型掺杂GaAs帽层、作为顶电池的第一结GaInP电池、第一隧穿结、作为中电池的第二结GaAs电池、第二隧穿结、厚度为2‑5μm的n型掺杂Inx(AlyGa1‑y)1‑xAs渐变层和作为底电池的第三结InxGa1‑xAs电池；所述Inx(AlyGa1‑y)1‑xAs渐变层中0.03≤x≤0.3、0.5≤y≤0.7，所述GaAs帽层和Inx(AlyGa1‑y)1‑xAs渐变层的n型掺杂浓度均为1×1017‑1×1018cm‑3，形成外延层反向生长的GaAs三结太阳电池；步骤2、步骤1制备的电池与Si衬底键合在清洗后的Si片一面旋涂BCB胶后，粘贴在步骤1的第三结InxGa1‑xAs电池面上，置入键合机的键合腔，键合腔内充满N2，将键合腔内的温度升至80‑150℃时，对电池和Si片进行60‑120秒的预固化；然后对键合腔施加1‑5kN的键合压力，以15℃/min升温的速度将键合腔内温度提升到250‑300℃时，保持恒温，对电池和Si片进行1‑2小时的键合，然后以3℃/min降温的速度将键合腔内的温度降到室温，电池与Si衬底形成低温键合；步骤3、剥离Ge衬底使用HF:H2O2:H2O=2:1:1腐蚀液腐蚀Ge衬底及GaAs缓冲层，Ge衬底和GaAs缓冲层从电池上被剥离掉后，用HCl:H2O=1:1腐蚀液腐蚀GaInP腐蚀停止层，GaInP腐蚀停止层从电池上被剥离掉，完成Ge衬底的剥离；步骤4、粘接廉价衬底采用玻璃、不锈钢或聚酯膜之一种材料作为廉价衬底，将步骤3完成的电池倒置，将廉价衬底粘贴到第一结GaInP电池上，廉价衬底的粘接；步骤5、剥离Si衬底使用BCB胶去除液，将步骤4完成的电池浸泡在BCB胶去除液中超声腐蚀，腐蚀温度为室温，时间5‑10min,超声频率为700‑1000KHz,BCB胶被腐 蚀掉，随之电池上的Si衬底一同被剥离掉，用去离子水超声清洗电池5分钟，再用体积比为浓硫酸：H202=3：1配置出的SC3液超声清洗电池5分钟；最后再用去离子水超声清洗电池5分钟取出后，即制成本发明砷化镓薄膜多结叠层太阳电池。